Das Starship und die Angaben von Elon Musk – 2

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Landlandung


Die Falcon 9 kann auf einem Dronenschiff und an Land landen. Die Unterschiede in der erreichten Nutzlast sind, wie man in der obigen Tabelle sieht, bei den verschiedenen Landeregimes deutlich. Das wird klar, wenn sich man die Bahnregimes für die beiden Landungen anschaut. Eine Falcon 9 für eine Seelandung hat nach der Stufentrennung zuerst einen 20 bis 30 s Burn von drei Triebwerken. Sie senken die Geschwindigkeit stark ab. Eine Erkenntnis nach den ersten Bergungsversuchen der Falcon 9 war, das die Struktur den Eintritt mit Hyperschallgeschwindigkeit in die dichtere Atmosphäre nicht übersteht. 20 Sekunden Betriebszeit klingen nach wenig, verbrauchen aber rund 18 t Treibstoff, fast so viel wie die Stufe leer selbst wiegt und bremsen sie um rund 1,4 km/s ab. Danach wird die erste Stufe aerodynamisch abgebremst und erreicht maximal eine Spitzengeschwindigkeit beim freien Fall von 600 bis 800 km/h. Diese Restgeschwindigkeit wird dann direkt vor der Landung mit einem einzigen Triebwerk abgebaut, was dann nochmals etwas Treibstoff kostet, aber viel weniger als die erste Abbremsung.

Dieser Treibstoff der für die Landung benötigt wird, steht für die Beschleunigung der Oberstufe nicht zur Verfügung und geht vom allgemeinen Treibstoff ab. Das SpaceX Users Manual für die Falcon 9 gibt Brennzeiten von 154 bzw. 156 Sekunden für typische LEO/GTO Missionen an, während SpaceX als Brennzeit der ersten Stufe auf der Website 162 Sekunden angibt, das sind also 6 bis 8 Sekunden Unterschied – klingt nach wenig, sind bei den Daten für Schub und spezifischem Impuls aber 17 bis 22 t Treibstoff und damit in etwa genauso viel wie die Stufe wiegt.

Bei der Landlandung, das sieht man in der Tabelle, sind die Nutzlasteinbussen noch größer. Bei der Falcon 9 sinkt die GTO Nutzlast von 5,5 auf 3,5 t. Eine Landladung der Zentralstufe ist bei der Falcon Havy gar nicht erst vorgesehen. Der SuperBooster soll aber immer an Land landen. Was die Rakete bei einer Landlandung machen muss, ist ihre Bewegung umkehren. Die Falcon und das Starship starten wie jede Rakete senkrecht und neigt sich dann langsam in die Horizontale. Bei Stufentrennung ist die horizontale Komponente der Geschwindigkeit noch nicht sehr stark, sie reicht aus, dass die Rakete eine Parabel durchfliegt mit einer Gipfelhöhe von etwa 70 km und landet – das differiert je nach Nutzlast – etwa 260 bis 370 km vom Startort entfernt. Diese Strecke legt die Stufe in etwa 7 Minuten zurück, was einer mittleren Geschwindigkeit von etwa 1 km/s entspricht.

Diese Geschwindigkeit muss die Falcon 9 bei einer Landlandung zuerst vernichten und dann noch weitere Geschwindigkeit in der Gegenrichtung aufbauen, damit sie den Startort wieder erreicht. Das führt zur drastischen Reduzierung der Nutzlast bei der Falcon 9. Bei der Falcon Heavy ist die Einbuße bei den beiden Boostern geringer, weil die Stufentrennung bei geringerer Geschwindigkeit stattfindet, die Zentralstufe hat schließlich bei der Trennung noch jede Menge Treibstoff. Beim letzten Start arbeitete sie noch 90 Sekunden weiter.

Als zweistufiges Gefährt ist der Superbooster eher mit der Falcon 9 vergleichbar. Es ist klar, dass jedes Kilogramm das der Superbooster schwerer wird noch mehr Treibstoff nötig macht, zuerst um die Bahn umzudrehen und dann um abzubremsen. Das ist, wenn man eine genaue Berechnung macht, mehr Treibstoff als die Stufe selbst wiegt, das bedeutet eine Massenerhöhung der Stufe. Bei de Crewed Dragon Starts der Falcon, wo die Nutzlast nur noch 12,5 t anstatt der reklamierten 22,8 t liegt reicht es bei der Falcon 9 schon nicht mehr für eine Landlandung. Die mit etwa 10 t Startmasse leichtere Transportvariante der Dragon kann noch an Land landen. Wir haben hier also eine Reduktion der maximalen Startmasse auf etwa die Hälfte. Entsprechend ist auch beim Starship die Orbitmasse (nun von Starship leer und Nutzlast) nur etwa die Hälfte eines Nicht-Wiederverwendbaren Gefährts.

Problemfall Starship

Das Starship ist anders als die zweite Stufe der Falcon 9 wiederverwendbar. Bisher gab es nur eine Wiederverwendung eines größeren, nicht kompakten Körpers (mit den schon lange geborgenen Raumkapseln, die mehrere Tonnen bei nur wenigen Kubikmetern Volumen wiegen, kann man das Starship nicht vergleichen. Das war das Space Shuttle das trocken 78 t wog bei einer Länge von 37 m und einem mittleren Rumpfdurchmesser von 5,2 m. Das Starship hat einen Durchmesser von 9 m und ist 50 m lang und wiegt 120 t. Hat also eine erheblich größere Rumpffläche. Nun sind die beiden Gefährte nicht direkt vergleichbar, dass Shuttle hat relativ große Tragfächern das Starship kleine, aber eines haben beide gemeinsam: ein Hitzeschutzschild muss sie vor dem Plasma, das beim Wiedereintritt entsteht schützen. Alleine die Rumpffläche des Starships ist 2,3-mal größer als die des Space Shuttles und bei dem machten Gewichtssteigerungen des Hitzeschutzschildes auch einen guten Teil des Gewichtsanstiegs aus.

Hier kann auf SpaceX noch einiges an Überraschung kommen. Das von Musk ursprünglich ausgedachte System einer regenerativen Kühlung entpuppte sich ja als nicht machbar, nun bedecken Hitzeschutzkacheln das Starship. Ob sie den Belastungen gerecht werden, das werden erst die Flüge zeigen. Nach den bisherigen Erfahrungen mit Tests bei SpaceX – sowohl der Bergung von Falcon 9 wie auch den ersten Tests der Landung des Starship – habe ich die Vermutung, dass man überoptimistische Vorstellungen hat, die zur Havarie führen und dann nachbessert, was das Trockengewicht erhöht.

Die Erhöhung des Trockengewichts hat einen zweiten Effekt. Das Starship braucht Treibstoff um den Orbit zu verlassen und dann zu Landen. Nach meiner Schätzung zusammen etwa 15 Prozent des Trockengewichts. Das ist aus der Brennphase bei den Landeversuchen und bekannten Δv für den Wiedereintritt bei existierenden Gefährten ableitbar.

Steigt das Trockengewicht, so sinkt die Nutzlast um diese 15 Prozent zusätzlichen Treibstoff zusätzlich ab. Ebenso steigt der Treibstoffbedarf bei höheren Bahnen, weil nun eine höhere Geschwindigkeit benötigt wird um den Orbit zu verlassen, das heißt beim Starship sinkt die Nutzlast für höhere Bahnen viel schneller an, als bei „normalen“ Raketen.

Das ist deswegen problematisch, weil die Nutzlast 100 t bei einem Trockengewicht von 120 t und einer Startmasse von 1.320 t liegt. Würde das Trockengewicht um nur 20 t steigen, was an dem Strukturfaktor kaum was ändert – er sinkt von 11 auf 9,6. So fallen noch weitere 3 t für den Treibstoff an, das heißt die Nutzlast sinkt von 100 auf 77 t, während es an der Startmasse überhaupt nichts ändert. Bei der Falcon 9 ist die zweite Stufe bei LEO Missionen leicht, sie wiegt etwa ein Drittel der Gesamtmasse. Beim Starship macht die Trockenmasse des Starships mit Landetreibstoff dagegen 58 Prozent der Gesamtmasse aus. Das bedeutet, dass die Nutzlast eines Starships sehr rasch sinken kann wenn dieses nur leicht schwerer wird.

Spezifischer Impuls

Musk reklamiert wie immer für die Raptors enorm hohe spezifisch Impulse. Vergleiche mit existierenden Raketentriebwerken sind schwer, weil es nur wenige Methantriebwerke (geplant oder im Entwurf) mit postulierten Daten gibt, aber das Mira-F Oberstufen der Vega wird einen spezifischen Impuls von 3.570 m/s haben, bei einem geringeren Brennkammerdruck und für das Prometheus mit gleichem Antriebsprinzip wie das Raptor waren 3.530 m/s angedacht, da erscheinen 3.727 m/s des Raptors schon sehr hoch. Erreicht wurden bisher in kurzen Zündungen (7 s) maximal 3.679 m/s. Der Unterschied klingt nach wenig, aber er macht bei einer typischen Gesamtgeschwindigkeit von 9.600 m/s vom Boden bis zum Orbit (mit Verlusten) 126 m/s aus, was beim Starship einer Nutzlastabnahme um 28 t entspricht. Da der Effekt auch bei dem benötigen Treibstoff für die Landungen zuschlägt dürfte in der Praxis der Effekt, erreicht man die Zielwerte nicht, eher noch größer sein.

Höhere Umlaufbahnen

Je höher der Geschwindigkeitsbedarf ist, desto empfindlicher reagiert das Gespann auf Masseänderungen oder Änderungen des spezifischen Impulses. Schon wer einen Taschenrechner hat, kann leicht nachprüfen, das die von SpaceX genannte Nutzlast von 21 t in den GTO bei 120 t Leermasse, 100 t Nutzlast für den LEO und dem Geschwindigkeitsunterschied von 2428 m/s beim idealen spezifische Impuls von 3737 m/s nicht möglich ist – wohl wieder eine Wunschzahl von Elon Musk. Das Starship müsste auf rund 60 t Masse sinken damit es bei 100 t LEO Nutzlast noch 21 t GTO Nutzlast hat.

Die Lösung von SpaceX ist Auftanken. Doch auch das hat Grenzen. Am empfindlichsten ist das Lunar Starship, da der Gesamtgeschwindigkeitsaufwand bei ihm extrem ist. Anders als bei Apollo entsorgt man keine Stufen bei einer Mondmission. Dort gingen S-IVB, Lunar Lander Abstiegsstufe und Lunar Lander Aufstiegsstufe verloren. Mit den Geschwindigkeitsanforderungen des Lunar Moduls von Apollo für Landung und Rückstart, das habe ich schon mal berechnet, reicht nicht mal ein voll betanktes Starship aus, um zu landen und wieder zum Lunar Gateway zurückzukehren. Ein Jahr später hat das auch SpaceX gemerkt, die NASA war wohl unfähig eine einfache Berechnung vor Auftragsvergabe durchzuführen und nun wird zuerst einmal das Starship nur landen, aber nicht mehr zurückkehren. Das ist Prinzip Hoffnung: Hoffen darauf das man die Masse des Starships senken kann, sonst klappt das Konzept nicht. Nun ja bei der Falcon 9 wurde aber das Designziel schon verfehlt und die ist im Verglich zum Starship technisch viel einfacher. Ob das Auftanken überhaupt funktioniert, ist eine ganze andere Frage, es ist in jedem Falle nicht vergleichbar mit bisherigen Tankvorgängen z.B. bei der ISS mit lagerfähigen Treibstoffen in Drucktanks bei denen das Umranken nicht viel anders als der Betrieb eines Triebwerks ist.

Ich habe bisher ja immer SpaceX Wetten gemacht, die meisten habe ich gewonnen, der Artikel führt mich zu meiner neuesten Wette, diesmal mit Laufdauer „unendlich“:

Wetten das SpaceX nie ein Starship auf dem Mond landen und zurück zum Gateway fliegen wird wenn es maximal einmal voll im Orbit betankt werden darf?

Der letzte Satz ist nötig weil man natürlich wenn man es zuerst voll tankt, danach einen Teil des Treibstoffs verbraucht und eine elliptische Erdumlaufbahn einschlägt und dann nochmals betankt schlussendlich doch mit einem 120 t Starship die Mondmission durchführen kann. Ich glaube aber eher das es dazu nie kommen wird, es wäre nicht das erste NASA-Projekt das wieder eingestellt wird.

Vor dem Jungfernflug

Wie immer gibt es bei SpaceX eine große Geheimniskrämerei. Was man weiß ist das der erste Flug keinen vollständigen Orbit durchführt, sondern das Starshipsin einer Landezone bei Hawaii niedergeht und eine Bergung nicht vorgesehen ist. Wahrscheinlich ist man bei SpaceX schon froh wenn die erste Stufe funktioniert – die 33 Triebwerke konnte man nie zusammen testen, es gibt keinen Teststand für diesen Schub. Schon bei einem kurzen Hochlaufen gab es ja eine Explosion unter den Triebwerken. Bis auch die Landung des Starships funktioniert vergeht auch noch Zeit – beim Space Shuttle war der Hitzeschutzschild immer ein Problemfall. Selbst für die letzte Phase des Fluges, also das Drehen vor der Landung benötigte SpaceX mehrere Versuche. Gestern hat nun SpaceX die Kombination probe betankt. Auch hier wenige Details nur eine Zahl – es sollen 4,5 Millionen Kilogramm Treibstoff sein – wäre es nach Musks Angaben aber vollbetankt so wären es 4,6 Millionen Kilogramm. Die Differenz ist zu groß für den üblicherweise nicht genutzten Raum. Wahrscheinlich sind aber die Zahlen gerundet – entweder Musks nach oben oder die Treibstoffmenge nach unten.

Mal sehen wann der Flug erfolgt und wie er verläuft.

20 thoughts on “Das Starship und die Angaben von Elon Musk – 2

  1. Für Hochenergiemissionen wäre es natürlich sinnvoller eine zusätzliche Oberstufe mit zuführen, z.B. eine vollbetankte Centaur. Das ganze Gespann würde dann im LEO ausgesetzt und dann gezündet.
    Das würde sehr viel grössere Raumsonden ermöglichen. Vorallem könnte man grössere Antennen mitführen.

    1. Eine vollgetankte Centaur wiegt etwa 23 t, dazu käme noch die Nutzlast. Jede Rakete die ~ 30 t in den LEO befördert könnte das Gespann befördern, das Starship bringt hier nichts, eher wäre die Nutzlastverkleidung zu kurz, von der Höhe geht ja noch die Centaur ab. Außerdem verstößt das gegen Musks Regel das SpaceX nicht mit anderen Firmen kooperiert.

      1. Der Kunde könnte das ganze Gespann als Auftrag geben, er würde auch die Oberstufe kaufen. Wäre halt teil des Auftrags, dass man SX Zuleitungen für das Betanken der Oberstufe zu Verfügung stellt. SX arbeitet dann nicht mit anderen Firmen, sondern für einen Kunden.

        1. Ändert nichts daran dass die Nutzlastverkleidung 17,24 m lang ist. eine Centaur hat eine Länge von 12,68 m, dazu kämen noch Nutzlast Adapter und Adapter zum Starship die beide nicht Höhe Null haben. Selbst wenn: in 13 m Höhe hat nach Users Guide die Nutzlastverkleidung nur noch 6,16 m Durchmesser das ist wenig mehr als bei einer anderen Rakete und dort darf die Nutzlast dann nicht notch 6 m sondern bis zu 20 m lang sein….

          Es ist im Prinzip das gleiche Problem wie beim Space Shuttle mit Oberstufen, nur das der shuttle Nutzlastraum zylindrisch war und 1 m länger.
          Quelle:
          https://www.spacex.com/media/starship_users_guide_v1.pdf

  2. Also soll ich das so verstehen das die Chefs von ULA und Co ruhig schlafen können denn Musk ist doof und schafft es nie seine fantastischen Ziele ganz zu erreichen.

    Soweit ich weiß findet gerade ein verzweifeltes Rennen darum statt die Startkosten pro Kg zu senken. Es soll erst mal versucht werden die Falcon 9 zu schlagen. Starship soll da ganz andere Einsparungen bringen. Aber bei Musk weiß man vorher tatsächlich nie was er erreicht.

    Wenn Bernd fair wäre hätte er auch die Zahlen ohne Wiederverwendung gebracht. Das heißt was rauskommt wenn beide oder eine von beiden nicht wiederverwendet wird. Es ist zwar Normalität für SpaceX Stufen zu landen aber es ist nur eine Option. Wenn die Grenzen der Leistungsfähigkeit der Rakete erreicht werden wäre es normal nicht zu landen. Das wurde mit Falcon 9 und Heavy so gemacht wenn der Kunde es wünscht und es bezahlt.

    Aber Bernd möchte nur eine Seite der Medaille zeigen.

      1. Ich wollte darauf hinaus das die Wiederverwendung und Rückkehr zum Startplatz nicht zwingend stattfinden muss. Man kann bei Aufträgen die über die Leistungsfähigkeit in dem Modus geht darauf verzichten. Nur das die Starship Rakete von Anfang an dafür vorgesehen ist heißt nicht das es auch gemacht werden muss. Es macht die ganze Sache nur teurer.

        Das bedeutet das die Nutzlast durchaus die angegeben Werte erreichen kann. Genau wissen wir es erst wenn SpaceX eine Starship im expendable Modus startet weil der Kunde es will und bezahlt. Wobei auch der Kunde entscheidet wieviel Reserven er haben will und was dann die nutzbare Nutzlast ist.

        Ich bin der Meinung das Starship viele Nutzlasten unterhalb seiner jeweiligen Maximalnutzlast haben wird um durch eine hohe Startfrequenz Startkosten zu senken. Es gibt Spekulationen das SpaceX Falcon 9 zugunsten von Starship einstellen wird weil die Starts billiger werden.

        1. Okay, dann hättest Du das so kommunizieren müssen. Natürlich gilt für Nicht-Wiederverwendung das gleiche wie bei der Falcon 9, die Nutzlast wäre deutlich größer. Das sie sehr klein ist ,sieht man ja daran das sie kleiner ist als bei einer Saturn V obwohl das Starship fast die doppelte Startmasse hat.

          Auf der anderen Seite ist die Wiederverwendung etwas was Musk und SpaceX extrem herausstellen, verbunden mit ebenso extremen Preisversprechen (1 Million Dollar pro Flug, das ist nur wenig mehr als der Treibstoff kostet). Die Kombination ist in etwa zehnmal schwerer als eine Falcon 9, daher müsste im Falle der Nicht-Wiederverwendung auch der Startpreis deutlich höher als bei einer Falcon 9 sein die ja schon zu 80 % wiederverwendet wird.

          Schlussendlich muss sich jedes Gefährt nach der Nachfrage richten und die rutschte in den letzten Jahren eher zu kleinen Nutzlasten wie sie SpaceX mit ihren „Transporter“ missionen durchführt. Schon die Falcon 9 mit der halben Nutzlast des Starships fliegt ja selten.

          Meiner persönlichen Ansicht ist das Starship für SpaceX Starlink Netz ausgerichtet. Jenseits des LEO nimmt die Nutzlast stark ab oder es wird umständlich (auftanken). SpaceX braucht das Starship, weil se nur mit den Falcons niemals ihr 42.000 Satellitennetz aufbauen können – das tun sie seit drei Jahren und haben erst 3.000 geschafft, bei einer mittleren Lebensdauer von 5 Jahren wie von SpaceX angegeben, müssen sie im Endausbau ja alleine 8.000 Satelliten pro Jahr ersetzen.

          Wenn das starship funktioniert dann wird es meiner Ansicht nach in einigen Jahren so sein wie heute bei der Falcon 9 – laufende Starts für Starlink und einige Zubrot Missionen für andere Kunden.

  3. Die von SX angestrebten 100t werden wohl eher nie erreicht.
    Auch wenn die Triebwerke besser werden, und der Hitzeschutz irgendwann mal funktionieren sollte, wird das wohl eher nur mit mehr Gewicht funktionieren. Aktuell kommt noch hinzu, das es bei dem Tanktest gestern zu extremen Verformungen der Hülle gekommen ist. Wenn die Struktur aber das Treibstoffgewicht ohne Beschleunigung nicht ohne Schaden tragen kann sehe ich für MaxQ schwarz.
    Ich denke die Nutzlast für den LEO nimmt mit jeder Verstärkung kontinuierlich ab und man endet bei einer Nutzlast von 20t LEO, bei vollständiger wiederverwertung.
    Oder man verzichtet auf die Wiederverwendung zumindest der Oberstufe und schafft dann100t bei Verlust des Boosters oder 50t Leo bei Boosterlandung.

    Trotzdem könnte das Konzept wirtschaftlich sinnvoll sein.
    Wenn die Landung klappen sollte und man die Instandsetzungszeiten auf wenige Tage (Falcon 9) oder sogar Stunden reduziert. Dann sollten Startkosen weit unter der eines F9 Starts liegen.
    Für Starlink wäre das dann ausreichend.

    Meine Prognose ist, dass Hitzeschutz, Struktur und Triebwerke viel schwerer werden.
    Der Booster wird dann auf 12m oder mehr Durchmesser erhöht. Irgendwann ist man dann bei Block 5 man kommt in die Nähe der heutigen Nutzlastangaben

    1. Auch beim Space Shuttle wurde versprochen, dass es eine Woche nach der Landung wieder starten kann. Wie die Wirklichkeit aussah ist allgemein bekannt. Versprechen fliegen nicht.

      Langsam frage ich mich, ob das Starship überhaupt einsatzbereit ist bevor Starlink stirbt.

      1. Starlink ist ja schon einsatzfähig und macht auch kräftig Umsatz. Das „Problem“ ist, je mehr Kunden sie gewinnen um so mehr Satelliten braucht Starlink um die Datenrate im interessanten Bereich zu halten. Ich gehe davon aus das die nicht ernsthaft davon ausgeht das man wirklich jemals 30000+ Satelliten brauchen wird.

        Aber auch bei 6000 oder 10000 Sateliten (die ja auch immer schwerer werden) bracht man einen Träger der mehr kann bzw. billiger ist als die Falcon.

  4. Das Starship verwirrt mich immer wieder. Grundsätzlich ist der Plan/Traum von Elaon Musk eine Kolonie auf dem Mars aufzubauen. Das nehme ich ihm auch ab. Dafür bracht man ein System welches billig viel Masse und Personen zum Mars und zurück bringen kann. Dann braucht er zum Geld mit Starlink verdienen ein System welches billig viel Nutzlast in den LEO bring. Letzteres kann das Starship, wenn alles so funktioniert wie geplant, leisten. Ob, und wie gut wird sich zeigen. Speziell bei den Hitzeschutzkacheln habe ich auch meine Bedenken. Es gab ja schon Gerüchte das mal anfangs das Starship mit nicht wiederverwendbarer zweiten Stufe verwenden will. Das kann ich mir aber nicht vorstellen das es sich auch nur halbwegs finanziell lohnt.

    Grundsätzlich bekommt Space X aber Probleme wenn das Starship kein erfolg wird. Denn mit der Neutron von Rocket Lab steht ja eine Rakete in den Startlöchern die der Falcon 9 ernsthaft Konkurenz machen kann. Vorteil der Neutron gegen der Falcon 9 wird sein das sie von Anfang an für wiederverwendung der ersten Stufe geplant ist.

  5. 1. „Based on previous experience with testing at SpaceX – both the Falcon 9 salvage and the initial testing of the Starship landing – I have a suspicion that they have over-optimistic expectations that lead to the accident and then correct it, which increases the dry weight.“: Whether the changes increased the dry weight or not I don’t know, but I do know in Falcon 9’s case the improvements they made didn’t decrease F9’s performance, in fact F9’s performance has only increased. Back in 2013 they’re promising 4,850kg to GTO, now it can do 5.5t to GTO. The same thing will likely happen to Starship, its performance will only increase from 100t to LEO.

    2. „Even those who have a pocket calculator can easily check that the payload of 21 t in the GTO given by SpaceX with an empty mass of 120 t, 100 t payload for the LEO and the speed difference of 2428 m/s with the ideal specific impulse of 3737 m/s is not possible – probably another desired number from Elon Musk“: This has been explained in the past, the 100t to LEO number is the *minimal* performance they expect from Starship, Elon Musk has said several times that the eventual goal is 150t to LEO, which would allow 21t to GTO. You can also see this from Starship Users Guide, they listed LEO performance as „100+“, i.e 100t is the minimal performance. Another thing, the 100+ ton to LEO is for 500km polar orbit, which require more performance than the usual 28 degree low LEO number usually quoted for other launch vehicles.

    3. „With the speed requirements of Apollo’s Lunar Module for landing and takeoff, I’ve already calculated that, not even a fully fueled Starship is enough to land and return to the Lunar Gateway. A year later, SpaceX also noticed that“: That’s some nice conspiracy theory you have here, you really think among 10,000 SpaceX engineers, none of them can do a simple rocket equation calculation to realize standard Starship doesn’t have enough delta-v to complete the HLS mission? And only you discovered this „secret“, not even Blue Origin or Dynetics, who sued NASA for the HLS award to SpaceX, discovered this „secret“ delta-v shortfall? Common sense would say this is not possible. I’m pretty sure I have also explained this in the past, there’re several ways SpaceX can deal with the delta-v shortfall, the most obvious way is to stretch the propellant tank of Starship by moving up the tank domes for a few meters.

    4. „NASA was probably unable to do a simple calculation before awarding the contract and now the Starship will only land, but not return.“: Even more conspiracy theory, now NASA couldn’t even do a simple rocket equation calculation? What’s next? They didn’t land on the Moon in 1969 either? How could they if they don’t even know how to use the rocket equation… But seriously, no, nothing has changed, the „only land but not return“ mission you’re referring to is the unmanned demo flight before the manned demo flight, the latter *will* return for obvious reasons. NASA didn’t even require a unmanned demo flight in the original RFP, SpaceX (and Blue Origin) added the unmanned demo themselves, exceeding NASA’s requirement. If NASA had chosen Blue Origin instead of SpaceX for the Option-A award, Blue would do a „only land but not return“ unmanned demo as well, nothing about this is specific to Starship. In fact we don’t know that Starship won’t perform ascend after the unmanned demo landing, only that NASA didn’t *require* the winner of HLS award to do an unmanned demo of ascend after landing.

    5. „That’s the principle of hope: hoping that you can reduce the mass of the Starship, otherwise the concept won’t work.“: Not at all, that’s just your limited imagination at work. There’re other ways to increase the delta-v of a Starship, as I said above, the simplest way is just to increase the size of the tanks by move up the tank dome, it wouldn’t even increase the dry mass.

    6. „Well, with the Falcon 9, the design goal was already missed“: Lies, today’s Falcon 9 is much more powerful than the Falcon 9 SpaceX promised initially. You can literally see the old performance numbers they promised back in 2010 on the archived copy of their old website: https://web.archive.org/web/20100102224858/http://spacex.com/falcon9.php, it showed Mass to LEO as 10,450kg. You already admitted that today’s Falcon 9 can send 16.7t to LEO while recovering the booster, so tell me: How was the design goal missed?

    7. „I’ve always made SpaceX bets, I’ve won most of them,“: This doesn’t prove anything. Your 2019 and 2020 bets are just that SpaceX wouldn’t reached the # of launches they’re hoping for, that’s not exactly news, SpaceX always has ambitious goals and timelines, they miss their timeline a lot, but they almost always reach their goal eventually. It’s funny you’re bragging about your bet „wins“ while ignoring the fact that Elon Musk promised 60 launches in 2022, and SpaceX did unprecedented 61 launches in reality, exceeding his promise. And of course many claims you made in those bet articles have been proven wrong by reality, such as „I think if SpaceX gets the first launches of operational Starlink this year, it will be closer to the end of the year (2019).“. There’re too many to list, so I’ll just stop here…

  6. Die SpaceX Webseite für Starship gibt jetzt bis zu 250+ Tonnen Nutzlast je nach Orbit an. Das wäre für eine Version ohne jegliche Wiederverwendung und die dazu nötigen Teile. https://www.spacex.com/vehicles/starship/

    Für mich klingt das so als sei man sicher 100 Tonnen bei voller Wiederverwendung erreichen zu können.
    Außerdem dürften sie mehr harte Daten haben was die Triebwerke wirklich leisten als vor 1 bis 2 Jahren.
    Gerade bei den Starlink Starts geht SpaceX gern an die Grenzen der Leistung der Raketen und haben eine volle Ladung verloren. Im Gegenzug steigern sie ständig die dabei beförderte Last.

    Auch was die Rückkehr des Boosters zum Startplatz bei der Crew Dragon betrifft kann Bernd nicht wissen ob es doch möglich wäre und es nur von Sicherheitsbedenken der NASA verhindert wird. Vielleicht soll ein Triebwerksausfall nicht zum Abbruch des Starts führen usw.

    1. Bei bemannten Flügen wird eine flachere Aufstiegsbahn genommen. Der Grund ist, dass es bei einem Abbruch, die Kapsel mehr Zeit zum Bremsen in der Atmosphäre hat, und somit die G-Werte tiefer sind. Die Stufe fliegt dann weiter aber weniger hoch.
      Das ist auch der Grund, weshalb Boeing mit einer DEC Centaur fliegt, statt SEC.

      1. Das ist nicht der Grund. Für die Belastung der Besatzung ist nur der Schub der Triebwerke wichtig, nicht die Form der aufstiegsbahn. Es kann natürlich sein, das die Triebwerke gedrosselt werden, was die Gravitation Verluste erhöht, aber das bedeutet dann auch weniger abzubremsende Geschwindigkeit bei einer Bahnumkehr.

        Bei der Atlas wurde in der SEC Konfiguration die Brennzeit viel zu lange sein um einen Orbit zu erreichen, zudem hat die Centaur SEC eine maximale Nutzlastbegrenzung von 9000 kg und die DEC erlaubt höhere Nutzlasten. Das ist ein ganz anderer Tatbestand.

        Kann man übrigens auf der so wenig besuchten Webseite alles nachlesen ….

  7. Thema Wiederverwendung

    „Warum Falcon Heavy…? Das Leben sollte nicht nur darin bestehen, ein erbärmliches Problem nach dem anderen zu lösen. Es muss etwas geben, das uns inspiriert, das uns glücklich macht, morgens aufzuwachen und sich als Teil der Menschheit zu fühlen. Deshalb haben wir es gemacht“. E. Musk, 2018. Ja, eine wahre Aussagen eines echten Raumfahrtingenieurs.

    Obwohl wir quasi im ersten Jahr der Wiederverwendung leben, der mit vielen technischen Problemen verbunden ist, glauben Raumfahrtliebhaber und Amateure alles besser zu wissen, als diejenigen die damit täglich ihr Geld verdienen, die auch fähig sind mit ihren Wissen laufende technische Probleme zu lösen. Schon vor Jahren entbrannte hier eine massive Kritik in Richtung Musk und seine Falcon. Heute sind die Falcons uninteressant geworden – sie explodieren nicht … In 50 Jahren wird die Technologie völlig ausgereift sein, aber das wollen die meisten nicht akzeptieren…Aus unserer Sicht (der Raumfahrtingeniure) es ist an der Zeit, zuzustimmen, dass der springende Punkt darin besteht, dass Elon Musk tatsächlich ein Symbol für die gewünschte Zukunft in der Raumfahrt ist und kein Deckmantel für die Geldwäsche des amerikanischen Haushalts.

    Musks Stärke, er wurde mit 27 Jahren Millionär, besteht darin, dass er es geschafft hat, die Energie von Menschen zu sammeln, darunter auch aus der Ukraine, die was Seltsames wollen. Die Ingenieure arbeiten 14 Stunden am Tag in seiner Firma. Sie verherrlichen ihr Idol in sozialen Netzwerken. Es war diese Energie, die Musk die Möglichkeit gab, die Türen von Regierungsbüros in Washington zu öffnen und Startanlagen zur Miete sowie staatliche Startverträge für seine kleine, aber freche Firma zu erhalten. Einige der Beamten fühlten sich geschmeichelt von der Idee, für das gleiche Geld mehr in den Weltraum zu bekommen. Schon längst wurde erkannt, dass die traditionelle Raumfahrt (NASA) fett und bürokratisch geworden ist und am Ende gerät sie in einer Sackgasse.

    Schon um die Jahrtausendwende gab es Versuche einer langfristigen Prognose. Die erste war im Buch „Cosmonautics at the Turn of the Millennium“ enthalten. Im Abschnitt über wiederverwendbare Trägerraketen gaben die Autoren Beispiele für Projekte wiederverwendbarer Raumtransportsysteme (MTCS) in verschiedenen Ländern, hauptsächlich geflügelte. Interessanterweise wurde keines dieser Projekte jemals umgesetzt, mit Ausnahme des Space-Shuttle-Systems, das sich als äußerst teuer, schwer zu warten und für bemannte Flüge nicht zuverlässig genug erwies. Zu dieser Zeit hat Elon Musk zu (im Jahr 2002) sein privates Raketenunternehmen SpaceX gegründet.

    Die zweite Vorhersage wurde unter der Leitung des letzten engen Mitarbeiters von S.P. Koroljow, im Buch „Kosmonautik des 21. Jahrhunderts“, veröffentlicht. An der Erstellung dieses mehrseitigen Werks arbeitete ein großes Team von Spezialisten, darunter auch ein Kosmonaut. Es enthielt bereits eine Erwähnung des Privatunternehmens SpaceX und dass das amerikanische Militär und die Universitäten Interesse an seiner ersten Falcon-1-Rakete zeigten, aber niemand konnte annehmen, dass nur noch wenige Jahre bis zur revolutionären Wiederverwendbarkeit (wenn auch teilweise) und vertikalen Landung verbleiben würden.

    Zweifellos wurden die Bände von den damals kompetentesten Spezialisten verschiedener Zweige der Kosmonautik erarbeitet, die ihr ihr ganzes Leben widmeten. SpaceX zeigte jedoch die Unzuverlässigkeit von Prognosen und die Unfähigkeit selbst sehr erfahrener Spezialisten, ein revolutionäres Ereignis und seinen Zeitpunkt vorherzusagen. Und da die Raumfahrt auch ein Geschäft ist, führt die Unfähigkeit, im Voraus auf zukünftige Veränderungen zu reagieren, zu einem Verlust im Wettbewerb.

    Wenn man an die Zukunft denkt, kommt man nicht um die Einsicht herum, dass dort, im texanischen Dorf Boca Chica, darüber entschieden wird, wie die irdische Raumfahrt im Jahr 2070 aussehen wird, denn Ideen werden von einer talentierten Person generiert, die träumen kann. Es ist gut, dass es unter uns heute Menschen wie Elon Musk gibt: Es gibt jemanden, mit dem man sich vergleichen und darüber nachdenken kann, was man im Leben tun möchte.

    Wissenschaft im romantischen Sinne ist der Wunsch, die Welt um uns herum kennenzulernen, und Raumfahrt ist der Wunsch, transzendentale Distanzen zu erreichen, etwas Persönliches zu erreichen. Es besteht die Meinung, dass die Erfolge der bemannten Weltraumforschung des XX ernsthaft durch den persönlichen Wunsch von Sergej Koroljow und Wernher von Braun, ins All zu fliegen, gestützt wurden und sie die sich bietenden Möglichkeiten bereits genutzt haben.

    Schwerer Anfang für Musk

    Das Problem war der Mangel an freien Mitteln: Musk war bereit, 20–30 Millionen US-Dollar in das Projekt zu investieren, bei geschätzten Mindestkosten von 200 Millionen US-Dollar. Es sollte unter Einbeziehung russischer Spezialisten gelöst werden: Ende Oktober 2001 flogen Elon Musk und der Maschinenbauingenieur Jim im Mars-96-Projekt nach Moskau und führten eine Reihe von Verhandlungen mit Vertretern der NGO. S. A. Lawotschkin und die Firma „Kosmotras“ beim Erwerb der Trägerraketen „Dnepr“.

    Leider gelang es ihnen nicht, eine Einigung zu erzielen, und Musks Ideen wurden in Russland nicht ernst genommen. Laut Cantrell beschloss sein Freund damals, selbst Trägerraketen und Satelliten zu bauen, wobei es zunächst nur um kleine Fahrzeuge ging. Die Strategie des Milliardärs bestand darin, die Kosten für den Start in die Umlaufbahn deutlich zu senken und so einen neuen Markt für Raketen- und Raumfahrtdienste zu schaffen, der von kleinen Firmen und wissenschaftlichen Gruppen genutzt werden könnte.

    Falsche westliche Informationen

    Vor einigen Jahren erschien das Buch „Elon Musk: Tesla, SpaceX und die Suche nach einer fantastischen Zukunft“, das von der Journalistin Ashley Vance verfasst wurde. Die Autorin sprach mit Musk, seinen Kollegen und Partnern und schrieb, dass der Geschäftsmann im Oktober 2001 nach Moskau kam, um eine umgebaute Interkontinentalrakete zu kaufen, um Mäuse zum Mars zu schicken.

    Darin lesen wir, dass Musk mehrere Treffen in Moskau abgehalten habe, unter anderem mit Vertretern der NGO Lawotschkin und der Firma Kosmotras. Im Jahr 2002, so die Journalistin, kehrte Musk mit einer Aktentasche nach Moskau zurück, um drei Raketen zu kaufen. Die Verhandlungen fanden angeblich in einem informellen Rahmen statt, und die Parteien tranken um 11 Uhr Wodka. Vertreter von Kosmotras nannten ihn einen Preis von 8 Millionen Dollar pro Rakete. Musk bot den gleichen Betrag für zwei an. Es folgte eine Ablehnung, und der Unternehmer verließ Moskau in der Gewissheit, dass die Russen entweder nicht mit ihm verhandeln wollten oder so viel wie möglich aus ihm herauspressen wollten, heißt es in der Biografie. Laut dem Autor war es dieses Scheitern in den Verhandlungen, das dazu führte, dass der Geschäftsmann auf dem Heimweg mit dem Flugzeug beschloss, selbst Raketen zu bauen. Dies sei der Beginn der Geschichte von SpaceX gewesen, so der Journalist.

    Augenzeugen die dabei waren, der Chef von Kosmotras, Wladimir Andrejew, sagte in einem Interview mit einer Zeitung, dass „Dummheit in dem Buch geschrieben steht“. Er sagte, dass Kosmotras regelmäßig von Ausländern angesprochen und nach der Möglichkeit gefragt wurde, eine Interkontinentalrakete zu kaufen, aber alle wurden abgelehnt, es wäre unmöglich diese Rakete jemals in irgendein Land bringen, außer nach Kasachstan nach Baikonur…

    Laut Andrejew waren die Verhandlungen mit diesem Geschäftsmann, Musk, ziemlich offiziell. Er habe um 11 Uhr morgens keinen Wodka mit irgendwelchen Amerikanern getrunken, so der Gründer von Kosmotras: „Die im Buch beschriebene Situation, wenn Wodka wie ein Fluss in unserem Besprechungsraum fließt, ist eine Fantasie.“ Es war auch nur eine Begegnung mit Musk, musste aber zugeben, es wurden auch technische Details eines interplanetaren Schlepper besprochen, dass Musks Pläne höchstwahrscheinlich eine Fantasie bleiben würden.

    In Vergangenheit bin ich auf westliche Beiträge (u.a. E. Berger) gestoßen, die behaupten, das im Sojus-Raumschiff angeblich Ammoniak ausgelaufen wäre…Auch diese Aussage ist ein reines Märchen, entspricht nicht dem technischen Sachverhalt des Sojus-Raumschiffes.

    Kurz zu Starship

    Kompetente Leute aus der Raumfahrt mit viel Sachverstand sind anderer Meinung, so nannte die NASA-Führung den ersten Fugtest von Starship einen wichtigen Schritt nach vorne bei der Umsetzung der Mondpläne. Auch das American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) lobte den Start. AIAA-Geschäftsführer Dan Dumbacher veröffentlichte eine Erklärung, in der er SpaceX zu dem Flug gratulierte und feststellte, dass das Unternehmen weiterhin an der Entwicklung der Raumfahrt arbeite. „Dieser Flug ist ein wichtiger Meilenstein, und aus den Konstruktionsdaten lässt sich viel lernen. Mit Starship unternimmt SpaceX mutige Schritte, um uns dabei zu helfen, die Zukunft des Lebens und der Arbeit für Menschen außerhalb unseres Planeten zu beschleunigen.“

    Selbst die russische Foren und Experten sind von SpaceX begeistert, besonders aber die Deutschen sind fast immer skeptisch, das gilt auch für die Atomkraft. Im Nachbarland Polen, da gehen die Uhren recht fortschrittlich. Das Land hat Verträge über den Bau von 9 Atomkraftwerken unterzeichnet, zwei große (Korea, USA) und sieben kleine hoch moderne amerikanische Atomkraftwerke (SMR) werden in Polen gebaut.

    „Es wird wahrscheinlich noch ein paar Jahre dauern, bis wir regelmäßig wiederverwendet werden…Es dauert mehrere Jahre, um dorthin zu gelangen, wo die Falcon 9 heute ist, wo es völlig normal ist, dass eine Rakete landet. Der Zweck dieser ersten Flüge ist es, weiterhin Informationen über die Leistung von Super Heavy und Starship zu sammeln. Sobald das Startsystem in der Lage ist, die Umlaufbahn zuverlässig zu erreichen, wird die nächste Phase des Programms die Demonstration der Bewegung von Treibstoff im Weltraum und den Beginn von Versuchen, sowohl die Beschleuniger als auch die Oberstufe zu landen und wiederzuverwenden“ so die Aussage von Musk bedarf keinen Kommentar, die sagt alles.

    Schon die Tatsache dass die Trägerrakete den transsonischen Bereich überwunden hat, bedeutet nicht nur ein Sieg für das junge SpaceX-Team, sondern eine Unmenge an Daten die die Grundlage und Essenz für den zweiten Start bilden werden. Anders geht auch nicht, das war auch bei Falcon Entwicklung so, als auch bei NASA und Roskosmos zu Beginn der Raumfahrt wo die Trägerraketen wie am laufenden Band explodierten bzw. versagten.

    Starship Starplatz

    Gleich vorweg für die ewigen Kritiker: Am Montag, den 26. Juni, hat SpaceX das Betonfundament für die orbitale Startrampe fertiggestellt. In 10,5 Stunden wurden 132 Lastwagen mit Beton zum Startkomplex geliefert. Das entspricht fast 1000 Kubikmetern !!!

    Die starke Zerstörung des Startplatzes ist eine sehr gute Lektion für SpaceX, so ein zweiter Fehler wird ihnen nicht unterlaufen. Musk stellte fest, dass das Unternehmen die Zerstörung des Betons der Startrampe und die Bildung eines Kraters definitiv nicht erwartet habe. Musk selbst gab jedoch zu, dass „wir vor 3 Monaten mit dem Bau einer massiven wassergekühlten Stahlplatte begonnen haben, die unter die Rakete passt. Wir haben es nicht rechtzeitig geschafft…“

    Der Bereich der Aerogasdynamik und Aeroakustik beim Start einer Trägerrakete ist extrem komplex, hier versagen selbst hoch moderne Computer, da nicht alle Daten sind mit einer Computersimulation erhältlich, erfordert mitunter mehrere Starts oder Tests an Modellen.

    Was die SpaceX Kritiker vergessen haben: Mit zunehmender Motorleistung, anders als bei Falcon-9 oder Sojus-2, erreicht die Kraft lokaler Wellendrücke sehr hohe Werte und kann Schäden an der Rakete verursachen. Dies wurde bereits beim ersten Start von STS-1 im Rahmen des Space-Shuttle-Programms festgestellt. Ein zu hoher Druck, der am Auftreffpunkt von Schallwellen auf der Oberfläche des Shuttles entstand und von den Konstrukteuren unterschätzt wurde, riss 16 Wärmeschutzkacheln des Orbiters ab und beschädigte weitere 148. Dies erforderte die anschließende Modernisierung des installierten akustischen Aufprallunterdrückungssystems die Startrampe.

    Buran hatte die beste technologische Lösung, aber noch vor dem Start wurden streng geheime Dokumente (durch Spionage) an Deutschland verkauft. Auf einigen Bildern von Starship ist deutlich zu sehen, wie die Kachel ungenau platziert sind, bilden keine homogen Oberfläche. Dies könnte, besonders im hypersonischen Bereich, zu unerwünschten Turbulenzen des Raumschiffes führen.

    Die beim Start entstehende Kräfte ( stehende und akustische Welle als auch Stoßwellen und Vibrationen), verursachen Schäden in Form von Druck und gleichzeitiger Erwärmung der Oberfläche. Oft werden ihnen Vibrationen hinzugefügt, die noch schlimmer sind als statische Stöße. Vibration verursacht häufige multidirektionale Bewegungen des Materials und trägt zu seiner Lockerung, Zerstörung und Trennung bei. Stehende Wellen sind ziemlich gefährlich. Sie sind fast oder vollständig bewegungslos und können eine komplexe und bizarre Form haben, die sich kontinuierlich mit dem langsamen Aufstieg der Rakete ändert. An Orten, an denen stehende Wellen auf die Oberfläche fallen, einschließlich Strukturelementen einer Rakete (oder eines Startkomplexes ), treten lokale Punkte und Linien mit hohem Druck und hoher Temperatur auf.

    Kein Wunder das Musk und seine Leute die ganze Komplexität der Aerogasdynamik und Aeroakustik unterschätzt haben, haben auch keine Fachpublikationen zu Bura-Energija studiert. Bei der Vorbereitungen und Entwicklung der Energija Trägerrakete wurden für den Zeitraum von 1975 bis 1987 ca. 200 Modelle und ihre Modifikationen entwickelt und getestet, sie lieferten insgesamt 255.000 Parameter für die Trägerrakete. Die Ergebnisse des Starts der Energija und ihre vollständige Analyse der Messdaten haben bestätigt, dass die Hauptaerodynamik Eigenschaften, Parameter von stationären und instationäre Prozesse, Akustikdaten und Thermische Effekte, die früher mit Modellversuchen gemacht wurden, korrekt waren. So ein Aufwand ist sehr Zeitintensiv, den SpaceX aber nicht gehen wollte.

    Eine Reihe von Arbeiten zur Dynamik der Struktur der Energija wurden zum ersten Mal in der Sowjetunion durchgeführt, wurden aber auch amerikanische Erfahrungen berücksichtigt, als auch von der N1 Trägerrakete.

    Beim Start der SLS-Trägerrakete hat die NASA eine neues Rauschunterdrückungssystem (Sound Suppression System) eingesetzt, das den Geräuschpegel beim Start von Raketen reduzieren soll. Dieses System verwendet Wasser, das eine Streufläche mit einer sehr großen Wassermenge erzeugt, deren Strömungen und Strahlen die Wirkung von Druckwellen deutlich schwächen. Das Soundunterdrückungssystem beginnt schon etwa 20 Sekunden vor dem T-Zero zu arbeiten. Kurz gesagt: Ein wirklich gewaltiger und notwendiger Aufwand, die ersten Tests wurden schon 2014 gemacht, um die akustische Belastungen so weit wie möglich zu unterdrücken.

    Unfälle : Grundlage für eine erfolgreiche Raumfahrt

    Zu beginn der Raumfahrt, hier versagt das Erinnerungsvermögen der meisten Starship Kritiker, legten die sehr vielen technischen Desaster und Opfer die Grundlagen für eine erfolgreiche Zukunft, die wir heute fast täglich erleben und technologisches Neuland ist immer mit Risiken verbunden, die aber auch lösbar sind, erfordern aber seine Zeit und Investitionen.

    So wurde nach dem Apollo 1 Brand eine gründliche Reorganisation der Sicherheitssysteme und technischen Prozesse durchgeführt, die zu einer deutlichen Verbesserung der Sicherheit der bemannten Raumfahrt führte. Darüber hinaus trug Apollo 1 dazu bei, den Standard für die Entwicklung und Erprobung von Raumfahrzeugen zu setzen, die bis heute im Einsatz sind. Der Unfall hat auch gezeigt, dass die ganze Kapsel mit eklatanten Mängel behaftet war, es ist auch fraglich dass die Astronauten erfolgreich bei Mondflügen wären. Nur im Sauerstoffsystem wurden etwa 200 Fehlfunktionen und Mängel festgestellt. Damals wurden alle Rohre verlötet, danach bis zum heutigen Tag wird alles geschweißt oder durch Schrauben verbunden. Selbst für die schweren Bordbücher entwickelte eine deutsche Firma ein schwer entflammbares Papier.

    Auch die russische Raumfahrt musste einen hohen Preis der damaligen Zeit zahlen. Möchte hier an das Sojus Raumschiff (7K-OK Nr. 1) erinnern: Das „rohe Schiff“ hatte in vollem Umfang: 2123 (!) Mängel, für deren Beseitigung 897 (!) Verbesserungen nötig waren. Und dann, schon auf dem Kosmodrom, wurden etwa 300 weitere Mängel aufgedeckt.

    Sojus-11 war eine weitere tragische Lektion, dass die Raumfahrer niemals ohne Raumanzüge weder Starten noch landen dürfen, ein weiteres eisernes Gesetz das mit dem Blut der Kosmonauten niedergeschrieben wurde.

    Die Eroberung des Weltraums „erforderte Opfer“, insbesondere unter Rennbedingungen, als das Risiko des Todes von Besatzungsmitgliedern in offiziellen Dokumenten „festgelegt“ wurde. Diese und weitere Fehler, unter anderem beim Start der Sojus-11 und der amerikanischen Shuttles Challenger und Columbia, führten zu erhöhten Sicherheitsanforderungen für bemannte Flüge. Aber das ist ein anderes Thema, als auch die Todesfälle beim Start sowjetischer Kosmonauten noch vor Gagarin-Zeit, die keinen Einfluss auf das Wostok-Programm hatten.

    Möchte noch erinnern, dass die Wrackteile der Columbia die bei NASA in einer riesiger Halle eingelagert sind, dienen heute den Raumfahrtingenieuren als Grundlage für Technologien von Morgen.

    SpaceX Aktien heute

    Für mich ist SpaceX das Vorbild einer freien Marktwirtschaft, geppart mit den Vorteilen des technologischen Vorsprungs. Musk hat 2002 mit 100 Millionen Dollar angefangen, er sagte dazu: ,“Meine Einnahmen vom Verkauf von PayPal betrugen $180 Mio. $100 Mio. investierte ich in SpaceX, $70 Mio. in Tesla und $10 Mio. in SolarCity. Danach müsste ich mir Geld für meine Miete leihen.“

    Kurz vor dem Bankrott gelingt dem Unternehmen im September 2008 der Eintritt in den Orbit – als erstes privat finanziertes Unternehmen und zu zwei Dritteln günstiger als Raketenstarts des US-amerikanischen Raumfahrtprogramms.

    Heute ist SpaceX über 140 Milliarden wert. Im Dezember 2022 hat Elon Musks SpaceX die Aktien des Unternehmens zu einem Preis von 77 US-Dollar pro Stück an Investoren angeboten, was darauf hindeutet, dass die Bewertung des Unternehmens 140 Milliarden US-Dollar erreichte, so die Quellen gegenüber Bloomberg. Im Mai 2022 war das Unternehmen mit 127 Milliarden bewertet. Mit der Mondlandung und später mit den Marsflügeln werden die Aktien durch die Decke gehen und viele neue Millionäre und Milliardäre werden das Licht der Welt erblicken. Persönlich mache ich aber grundsätzlich keine Investitionen in die Raumfahrt…da gibt es andere Unternehmen die hohe Gewinne und Dividende bescheren.

    Trotz vieler unsachlicher Kritik, ist SpaceX heute das erfolgreichste Raumfahrtunternehmen überhaupt. Im Jahr 2022 führten Startbetreiber in den Vereinigten Staaten mit insgesamt 87 die meisten Starts durch. Etwa 70 % dieser Starts wurden von SpaceX durchgeführt. Gleichzeitig brachte SpaceX im Jahr 2022 629 Tonnen Nutzlast in die Umlaufbahn, was etwa 65 % der gesamten Nutzlastmasse (991 Tonnen) entsprach, die weltweit in die Umlaufbahn gebracht wurde.

    Derzeit hat das Unternehmen bereits in den ersten vier Monaten des Jahres 2023 mehr als 200 Tonnen Nutzlast in die Umlaufbahn gebracht. Das Hauptmissionsvolumen von SpaceX ist für den Rest des Jahres 2023 geplant. Nach den Plänen von Elon Musk will das Unternehmen in diesem Jahr 100 Orbitalstarts durchführen.

    SpaceX Startstatistik, mit Starlink-5.2 (23 Juni, 2023), ohne Kommentar, die Zahlen sprechen für sich !!!

    – Zweiter Start in 2 Tagen
    – 7. Start des Monats
    – 8. Flugstufe Falcon 9 B1069
    – 43. SpaceX-Start in diesem Jahr
    – 55. erfolgreiche Landung einer Stufe auf der JRTI-Plattform
    – 129. erfolgreiche Etappenlandung in Folge
    – 130. Start vom Standort SLC-40 aus
    – 159. erfolgreiche Landung des Boosters auf einer schwimmenden Plattform
    – 203. erfolgreiche Landung der ersten Stufe
    – 213. erfolgreiche Mission des Unternehmens in Folge
    – 235. Start der Falcon 9
    – 246. SpaceX-Start

    – Ein neuer bestätigter Rekord für die wiederverwendbare Verwendung der Verkleidungsklappe der Orbitalrakete – 10 Flüge
    – Die kürzeste Zeit zwischen SpaceX-Starts von derselben Startrampe beträgt 4 Tage und 17 Stunden

    Zu Starlink:

    – 4698 – gestartet
    – 4368 – im Orbit
    – 3694 – in Betrieb.

    SpaceX als technologischer Vorreiter

    Ein typisches Luft- und Raumfahrtunternehmen erstellt eine Liste der Komponenten, die für den Betrieb des Systems erforderlich sind, und gibt dann das Design und die Spezifikationen an die unzähligen Unternehmen weiter, die die Geräte tatsächlich herstellen. SpaceX macht aber ganz anders, ist bestrebt, so wenig wie möglich zu kaufen, um Geld zu sparen. Darüber hinaus sieht das Unternehmen die Abhängigkeit von Lieferanten, insbesondere von ausländischen, als Schwäche an. Auf den ersten Blick erscheint dieser Ansatz übertrieben. Spezialisierte Unternehmen produzieren seit Jahrzehnten Radios und Stromverteiler. Das Rad für jeden Computer und jeden Mechanismus in einer Rakete neu zu erfinden, birgt das Risiko von Fehlern und kann im Allgemeinen Zeitverschwendung sein.

    Aber die von SpaceX gewählte Strategie funktioniert wirklich. Neben dem Bau eigener Triebwerke, Raketenkörper und Kapseln entwickelt SpaceX eigene Motherboards und Schaltkreise, Vibrationssensoren, Flugcomputer und Solarpanels. Die SpaceX-Ingenieure stellten beispielsweise fest, dass sie allein durch die Reduzierung der Funkmodule das Gewicht des Geräts um etwa 20 % reduzieren konnten. Darüber hinaus wurde ein gigantischer wirtschaftlicher Effekt erzielt – die Kosten für Funkgeräte der eigenen Produktion von SpaceX betragen 5 Tausend Dollar pro Modul, verglichen mit 50-100 Tausend Dollar, die von Herstellern von Industriekomponenten gefordert werden.

    SpaceX war wiederholt Vorreiter auf dem Gebiet der Verbesserung und Entwicklung sehr komplexer Hardwaresysteme. Dazu ein klassisches Beispiel ist eine der ungewöhnlich anmutenden Erfindungen – eine Doppeldeckermaschine für das Rührreibschweißen. Die Maschine ermöglicht es SpaceX, den Prozess des Schweißens großer Bleche zu automatisieren – wie sie beispielsweise aus den Körpern von Falcon-Raketen bestehen. Der Manipulator nimmt eine der Platten des Raketenkörpers, richtet sie mit der anderen Platte des Rumpfes aus und verbindet dann die Paneele mit einer Schweißnaht von 6 m oder mehr.

    Als Ergebnis von Versuch und Irrtum hat SpaceX gelernt, wie man große dünne Metallbleche verbindet und Hunderte von Kilogramm Gewicht bei Falcon-Raketen einspart, dank der Möglichkeit, leichtere Legierungen zu verwenden und Nieten, Bolzen und andere Stützstrukturen zu eliminieren. Musks Konkurrenten in der Automobilindustrie werden bald dasselbe tun müssen, denn SpaceX hat einen Teil der Ausrüstung und Technologie an Tesla übertragen.

    Das ist unglaublich: SpaceX brauchte vier Jahre, um das Dragon-Raumschiff zu entwickeln. Es war vielleicht das schnellste Projekt seiner Art in der Geschichte der Luft- und Raumfahrtindustrie. An den Ursprüngen des Projekts standen Musk selbst und mehrere Ingenieure, von denen die meisten zu diesem Zeitpunkt noch nicht einmal dreißig Jahre alt waren. Im Laufe der Zeit gab es mehr als 100 Projektteilnehmer.

    Nur bei SpaceX möglich: Elon Musks hat den 14-jährigen Kyren Quasi eingestellt, der kürzlich seinen Abschluss an der Santa Clara University gemacht hat und damit der jüngste Absolvent in seiner Geschichte ist. Der Teenager wird sich dem Entwicklungsteam anschließen, das Software für Starlink-Satelliten erstellt. Zuvor hatte Quasi bereits ein Praktikum bei Intel absolviert und sich auf Cybersicherheit spezialisiert.

    Verkehrte Welt ?

    SpaceX hat sein Raumschiff in Rekordzeit entwickelt, gebaut und Zertifiziert. Boeing mit seinen Starliner-Programm hat erneut eine Niederlage erlitten, musste den Start weder verschieben. Zwei schwerwiegende Probleme wurden nur wenige Wochen vor dem Starliner-Flug entdeckt:

    – Fallschirmsystem – die Angaben zur Traglast waren falsch.
    – Kabelbäume wurden mit Klebeband umwickelt. Nun wird das Band als brennbar erkannt.

    Um das Problem zu beheben, müssen Sie möglicherweise das Schiff zerlegen. Außerdem wurde ein weiteres defektes Ventil gefunden.

    Boeings letzte Option besteht darin, seine Investition in Starliner zu verdoppeln. Das Unternehmen könnte so viele Ressourcen in das Programm stecken, wie es vor fünf bis zehn Jahren hätte haben sollen, um ein zuverlässiges Schiff zu bauen. Darüber hinaus muss er jetzt investieren, damit Starliner für die NASA eine Zukunft hat. Dazu muss Boeing mehr Mannschaftskapseln bauen und nach dem Ausmustern der Atlas-V-Rakete eine alternative Rakete finden. Um den Starliner weiterhin fliegen zu lassen, müssen einige Entscheidungen darüber getroffen werden, welche Rakete verwendet werden soll.

    Das Problem für Boeing: SpaceX hat sein Raumschiff Crew Dragon bereits zehnmal erfolgreich zu einem Preis gestartet, der deutlich unter dem des Starliner liegt. Werden Kunden bereit sein, für deutlich weniger bewährte Raumtransporte mehr zu zahlen? Eine weitere Option für Boeing besteht darin, das Starliner-Programm zu beenden. Die Schließung des Programms würde den Finanzierungsverlust stoppen, wäre aber mit hohen Kosten verbunden, ganz zu schweigen von Image-Schaden.

    Starship Entwicklungskosten

    Laut Gerichtsdokumenten und Kommentaren des Vorstandsvorsitzenden des Unternehmens wird SpaceX bis Ende dieses Jahres mindestens 5 Milliarden US-Dollar für sein Starship-System und seine Startinfrastruktur ausgeben.

    SpaceX reichte am 19. Mai beim Bundesbezirksgericht im District of Columbia einen Antrag ein, als Beklagter in eine Klage aufgenommen zu werden, die am 1. Mai von mehreren Umwelt- und Indianerorganisationen gegen die Federal Aviation Administration eingereicht wurde. In der Klage wird behauptet, dass die FAA die Umweltverträglichkeitsprüfung der SpaceX-Raumschiffstarts in Boca Chica, Texas, falsch durchgeführt hat. In der Petition behauptet SpaceX, von der Klage betroffen zu sein, die darauf abzielt, eine bereits bestehende Startlizenz der FAA für Raumschiff-/Super Heavy-Orbitalstarts von Boca Chica zu widerrufen, und behauptet, dass die FAA im Lizenzierungsverfahren gegen Umweltgesetze und Vorschriften verstoßen habe.

    Das Problem: Sollten die Kläger gewinnen, so hat SpaceX schlechte Karten, die FAA könnte die Startlizenz entziehen, was zu erheblichen Verzögerungen führen wird. Bret Johnsen, Finanzvorstand von SpaceX, sagte, wenn die Kläger siegen, werde die Fähigkeit des Unternehmens, Einnahmen aus Raumschiffstarts sowohl für die NASA als auch für kommerzielle Kunden zu generieren, erheblich verzögert und gefährdet sein.

    Er wies insbesondere darauf hin, dass SpaceX seit 2014, seit der FAA-Entscheidung, SpaceX die Entwicklung des Startplatzes Boca Chica (ursprünglich für die Falcon-Raketenfamilie) zu gestatten, mehr als 3 Milliarden US-Dollar in die Entwicklung des Startplatzes Boca Chica und des Raumschiffs (Super Heavy-Startsystem) investiert hat. Diese Aussage unterscheidet nicht zwischen Investitionen zwischen der Rakete selbst und der Infrastruktur. Elon Musk schätzte in einer Online-Twitter-Diskussion am 29. April, dass das Unternehmen in diesem Jahr rund 2 Milliarden US-Dollar für Starship ausgeben wird, wir kommen also auf die 5 Milliarden Entwicklungskosten. Das Gericht hat eine Frist bis zum 1. Juli für die Einreichung einer Antwort der Federal Aviation Administration festgelegt.

    Ständige Startverschiebung

    Raketen aus russischer Produktion sind in der Lage, bei jedem Wetter zu fliegen, und amerikanische Starts werden oft verschoben. Da ich selbst Zeuge bei vielen Starts war, ist mir nicht bekannt wann ein bemannter Start verschoben wurde. Ja, es gibt unterschiedliche Herangehensweisen Russlands und der Vereinigten Staaten an die Konstruktion von Raketen, besonders aber die Lage der Startplätze auch eine gewisse Rolle spielt. In USA liegt der Startplatz in der Nähe des Ozeans, wo das Wetter sehr wechselhaft ist. Es gibt plötzliche Wetterumschwünge, die es nicht erlauben, zu fliegen.

    Bei Winden von 56km/h ist bei Falcon der Start verboten (bei Atlas 5 bei 61km/h). bei Buran, der völlig noch vereist war, erfolgte der Start bei über 70km/h und der erster N1 Start erfolgte bei Minus 45 Grad !

    Möchte hier bemerken, das unter den Bedingungen von Baikonur wird eine Rakete bei einer Umgebungstemperatur von +20 ° C zu einem Paket zusammengebaut. Am Ende der Montage gerät es in Bedingungen, in denen die Temperatur zwischen -50 und +40 ° C liegen kann. Gleichzeitig überlagert sich der Einfluss mehrerer Faktoren auf die Temperaturänderung der Raketenstruktur, was zu einer erheblichen Ungleichmäßigkeit in der Verteilung der Temperaturfelder führt. Weiter: Durch das Betanken oder Temperieren, ungleichmäßige Betankung durch die Komponenten der Seitenblöcke, Sonneneinstrahlung und Wind führt zu unterschiedlichen Mustern des Auftretens von Temperaturbelastungen in Blockverbindungen und Blöcken, was zu Biegung und einer Scherung der Konstruktion insbesondere der Seitenblöcke führt.

    In der Nähe der Tropopause, bilden sich hochgelegene Jetstreams, die in subtropischen Breiten Geschwindigkeiten von 100 Metern pro Sekunde und mehr erreichen. Die höchsten Jetstream-Geschwindigkeiten wurden über Japan gemessen – 180–200 Meter pro Sekunde.

    Gleichzeitig kann die Windgrenze sehr scharf sein – unten strömt die Luft ruhig und in eine Richtung, einige Meter darüber ist sie deutlich stärker und kann eine andere Richtung haben. Dieses Phänomen wird Windscherung genannt. Es ist gefährlich besonders für die Falcon-9, wenn das Kopfteil von einer starken Windänderung erfasst wird, kann sich der Träger neigen und den Nickwinkel ändern oder eine Gierbewegung ausführen und so den Kurs ändern. Wenn die Triebwerke der ersten Stufe mit voller Leistung laufen, führen zusätzliche Winkel zu einer erheblichen Abweichung der Trägerrakete von den berechneten Flugbahn.

    Bei Windscherung ist deshalb Falcon-9 Start verboten, kann durch die starke und schnelle Seitenwindbelastung zu Durchbiegungen und Trägheitsschwingungen aufgrund der Windgeschwindigkeit führen, die die Rakete stark belastet. Allerdings wird die Biegefestigkeit des Rumpfes unter Berücksichtigung solcher Windlasten berechnet. Daher kann es zwar zu einer Biegewindwirkung kommen, diese wird der Rakete jedoch keine großen Probleme bereiten.

    Für die westlichen Leser klingt das wahrscheinlich unglaublich: Wenn es in Jakutin Winter ist, dort gehen die Temperaturen bis auf Minus 70 Grad runter, arbeiten die Automotoren Tag und Nacht ununterbrochen. Die Motoren laufen ab Oktober bis Mai, Tag und Nacht ohne Unterbrechung. Denn wenn der Motor ausgeschaltet wird, friert er im sibirischen Frost sofort ein und kann erst im Frühjahr gestartet werden.

    Starship Modifikation nach russischem Vorbild

    SpaceX will seinen Ansatz zur Trennung der beiden Stufen seines Starship-Startsystems verändern. Die Oberstufe des Raumschiffs zündet jetzt ihre Triebwerke, während sie noch an der Super Heavy-Rakete befestigt ist. Dies erfordert aber einige Modifikationen am Super Heavy. SpaceX arbeitet daran, die Oberseite der Rakete und fast alle Lüftungsschlitze zu erweitern, damit die Abgase aus der Oberstufe austreten können, während sie noch am Booster befestigt sind. SpaceX wird außerdem einen Schutz an der Oberseite der Rakete anbringen, um sie vor Abgasen zu schützen.

    Diese Technologie wird seit Jahrzehnten bei russischen Raketen eingesetzt und beinhaltet das Zünden von Triebwerken in einer Stufe, die noch an der Unterstufe befestigt sind. Die meisten der 33 Raptor-Triebwerke der Super Heavy-Rakete werden abgeschaltet, einige von ihnen laufen jedoch noch, bis die Triebwerke des Raumschiffs eingeschaltet werden.

    SpaceX hat insgesamt über 1000 Änderungen vorgenommen, darunter auch die Raptor-Triebwerke verbessert, um Kraftstofflecks zu reduzieren.

    Aus technologischer Sicht und in Anbetracht der gewaltigen Veränderungen, war der erster Start von Starship erfolgreich…

    1. OMG…

      wenn ich morgen etwas zu lachen brauche, versuche ich erneut diesen „Kommentar“ zu lesen…

      Im Grunde ist er einfach viel zu lang und viel zu unsortiert, um auch nur auf einzelne Punkte einzugehen. Besonders lustig finde ich es, dass der „Autor“ oder war es Chat-GPT?, es schafft, sich im Laufe seines Textes selbst einige Male zu widersprechen und zu widerlegen…

    2. „eine wahre Aussagen eines echten Raumfahrtingenieurs.“

      Viel weiter habe ich nicht gelesen, dazu ist mir der Kommentar zu lang und ihr Schreibstil immer zu anstrengend. Hierzu aber nur soviel: Musk ist kein echter Ingenieur. Er hat laut Wikipedia zwar einen Bachelor in Physik und einen in Wirtschaft, hat sein technisches Studium aber ohne Abschluss abgebrochen. Ich meine das völlig wertungsfrei, es geht mir nur um den Sachverhalt.

      1. Ja und den Grad „Ingenieur“ gibt es im US-System nicht. Als wir an der hochschule Esslingen (früher Fachhochschule) das Bachelor/Mastersystem eingeführen mussten gab es enorme Diskussionen. Der Bachelor ist vom Umfang her (Gesamtwochenstunden) unterhalb eines Ingenieur-Fh angesiedelt, der Master dadrüber (entspricht bei Naturwissenschaften einem Diplom-Ingenieur).

        Also selbst wenn Musk einen Bachelor in „rocket science“ hätte, dann wäre das immer noch nicht gleichwertig mit dem „Ingenieur“ als deutschem Titel.

        Aber man darf nicht vergessen das Jewgeni aus der ehemaligen Sowjetunion kommt und dort sind bestimmte Bezeichnungen einfache Titel von Leitungsfunktionen wie z.B. „Chefkonstrukteur“. Den bekam der Leiter eines OKB automatisch auch wenn er nur eine Ahnung von Verwaltung hatte, was die eigentliche Aufgabe seines Jobs auch war.

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